Гільзований двигун: що це значить, плюси і мінуси
Почнемо з того, що гільзовка двигуна є рішенням, яке продиктоване необхідністю знизити вагу силового агрегату. Ще слід відзначити, що дана технологія також дозволяє досягти загальної економії в рамках виробництва ДВС. У цій статті ми поговоримо про те, що значить гільзований двигун, а також гільзування відображається на ресурс і надійність двигуна.
Навіщо і коли мотори почали гільзувати
Отже, гільзований мотор з’явився для того, щоб домогтися зниження ваги двигуна. Якщо просто, знизити вага стало можливим завдяки тому, що при виготовленні блоку циліндрів почав використовуватися алюміній, а не чавун.
Справа в тому, що чавун навіть з урахуванням його міцності і дешевизни в три рази важчий алюмінію, також відрізняється схильністю до утворення корозії, має меншу теплопровідність. В результаті чавунні блоки вимагають кращого охолодження, в систему необхідно заливати більшу кількість антифризу і т. д.
Перші спроби щодо впровадження алюмінієвих блоків були проведені ще в 1930-ті роки на деяких спортивних авто. Такі «полегшені» двигуни представляли собою алюмінієвий блок, в який вставлялися мокрі чавунні гільзи. Поняття «мокрі» означає, що між гільзою і тілом блоку знаходиться ОЖ з системи охолодження.
Далі до середини 50-х аналогічна конструкція стала використовуватися не тільки в автоспорті, але і на конвеєрі. Проте в ті роки повністю витіснити чавун не вдалося внаслідок технологічної складності процедури гільзування, а також з урахуванням зниженої жорсткості блоку, високих навантажень на гільзи, швидкому прогару прокладки БЦ навіть при незначних перегріви.
До початку 1970-х стала активно використовуватися практика встановлення в блок з алюмінію «сухий» гільзи. Така гільза вставлена в блок, при цьому канали для антифризу в даній області відсутні. При цьому запресовування розігрітій чавунної гільзи в більш м’який алюміній є складним процесом.
Подальший розвиток технологій призвів до того, що замість запресовування гільз блок циліндрів став відливатися навколо них. Візуально чавунна гільза стала нагадувати вставку, яка вплавлена в алюміній.
Міцність була підвищена, проте такі гільзи не можна випресувати з блоку для заміни, підбору ремонтного розміру і т. д. Іншими словами, офіційно гільзований за даною технологією блок став непридатним для ремонту, тобто розпочалася ера одноразових моторів. Потім багато виробників і зовсім відмовилися від чавунних гільз в алюмінієвому блоці циліндрів.
Неремонтопригодний блок циліндрів: що потрібно знати
Розібравшись з тим, що значить гільзований двигун і навіщо потрібна установка гільз, давайте розглянемо подальший розвиток технологій виробництва алюмінієвих блоків. Цілком очевидно, що рішення відмовитися від чавуну і встановлення гільз дозволяє спростити і здешевити процес, виключити складну запресовування гільзи, відливання блоку навколо «склянки» і т. д.
Паралельно цілісний блок з алюмінію означає, що більше немає необхідності приймати в розрахунок температурні характеристики двох різних металів (чавун і алюміній), дозволяючи домогтися кращого охолодження циліндрів.
Єдине, алюміній як був, так і залишився м’яким. Це означає, що сталеві поршневі кільця на поршні швидко приведуть такий циліндр в непридатність. Виходить, дзеркало алюмінієвого циліндра потрібно зробити більш міцним. Для вирішення завдання автовиробники розробили схеми обробки поверхонь циліндрів різними надміцними покриттями.
Так з’явився безгільзовий алюмінієвий блок циліндрів. Перші серійні зразки можна було зустріти ще в 1971 р. В основі лежав алюмінієвий сплав, який додавався кремній (близько 17%). У двох словах, дзеркало циліндра різко і сильно охолоджували, в результаті відбувалася кристалізація кремнію в зоні охолодження. Далі зону зміцнення також обробляли кислотами, щоб видалити залишки алюмінію на молекулярному рівні.
Результатом стала тверда стінка, по якій жорсткі поршневі кільця могли вільно працювати без ризику пошкодження дзеркала циліндра (так само, як і в чавунному блоці). Далі цей метод отримав розвиток. Також з’явилися гільзи з алюмінію, які спеціально насичували кремнієм.
Технології зміцнення дзеркала циліндра кремнієм в Європі отримали назву Silumal і Alusil. Виготовлення алюмінієвих зміцнених гільз називається Locasil. Здавалося б, можна було святкувати перемогу над чавунному навіть з урахуванням неремонтоздатність таких блоків, однак на практиці все виявилося інакше.
У всіх випадках алюмінієві блоки схильні сильно пошкоджуватися від механічного впливу, в результаті утворюються серйозні задираки. Справа в тому, що під міцним кремнієвим шаром, який при цьому досить тонкий, все одно залишається досить м’який алюміній.
До речі, ще одним витком еволюції стала технологія зміцнення стінок циліндра шляхом гальванічного нанесення нікелю і карбіду кремнію під назвою Nikasil. Власники моделей BMW і Audi добре знайомі з такими блоками. Компанія БМВ потім пішла ще далі, випустивши двигун, який мав алюмінієві зміцнені гільзи, а інші елементи були виконані з магнієвого сплаву. Такий сплав дозволив зробити двигун ще більш легким.
Сьогодні також постійно ведуться роботи над створенням більш досконалих технологій з нанесення зміцнюючого покриття. Наприклад, лазерне легування кремнієм, технологія плазмового напилення складів з залізом, створення на стінках міцного покриття з титану і т. д.
Недоліки блоку циліндрів з алюмінію
З урахуванням того, що сучасні технології зробили крок далеко вперед, автопризводители негайно заявили про те, що двигуни стали не тільки легше, але і отримали збільшений ресурс. Теоретично так і повинно було бути, однак на практиці все виявилося трохи інакше.
Перш за все, хоча кремнієве покриття або нікель твердіше і міцніше чавуну, такі блоки все одно дуже швидко зношувалися. Наприклад, багато хто добре пам’ятають ситуацію з моторами BMW M52 або M60, які відрізнялися сильним зносом навіть не до 100 тисяч пробігу, а вже до 60-70 тис.
Дослідження визначили, що причиною такого зносу виявилася сірка, яка містилася в паливі. Якщо просто, сірка фактично руйнувала міцне покриття на стінках циліндрів. Якщо до цього додати, що блок спочатку неремонтопригодный, проблема виявилася досить серйозною. Природно, в БМВ від використання покриття Nikasil відразу відмовилися.
Якщо ж говорити про загальний ресурс моторів з алюмінієвими блоками циліндрів різних виробників, на ділі ресурс становить, в середньому, близько 300 тис. км. При цьому на даний показник не особливо впливає сама технологія зміцнення циліндрів, а також об’єм двигуна, його тип і т. д.
Іншими словами, форсований двигун V8 на дорогому Porsche вийде з ладу вже до 300 тис. км, при цьому прості чавунні блоки або алюмінієві блоки з гільзою з чавуну на моторах з робочим об’ємом 1.6-1.8 літра цілком здатні відходити 400-450 тис. км.
Якщо ж порівнювати легендарні двигуни-мильйонники з 90-х, які при належному обслуговуванні і догляді могли пройти по 750-850 тис. км. без заміни поршневих кілець, сьогодні сучасні агрегати (наприклад, двигун FSI) виходять з ладу до 200 тис. км, а турбовані високофорсовані версії навіть раніше.
При цьому розраховувати навіть на такий скромний ресурс можна тільки з урахуванням того, що власник дотримується рекомендованих міжсервісних інтервалів, використовує якісне моторне масло, яке підходить за усіма допусками і рекомендацій, заливає хороше паливо і експлуатує двигун в режимах помірних навантажень.
Рекомендуємо також прочитати статтю про те, що таке хонінгування циліндрів двигуна. З цієї статті ви дізнаєтеся про те, для чого на стінки наноситься хон, які переваги таке рішення має порівняно з поліруванням дзеркала циліндра, а також як правильно виконати хонінговку циліндра.
Якщо говорити про поломки, алюмінієвий блок може негайно вийти з ладу без можливості відновлення в разі непередбаченої поломки (наприклад, зламалися поршневі кільця і т. д.). При цьому заміна блоку циліндрів обійдеться досить дорого (в залежності від марки та моделі вартість заміни блоку на нову деталь може становити близько 25-30 % від вартості всього уживаного авто і більше). Цілком очевидно, що невеликий ресурс ЦПГ може обернутися серйозними проблемами для власника після купівлі автомобіля з пробігом на вторинному ринку.
Ремонт алюмінієвого блоку циліндрів
З урахуванням перерахованих вище мінусів і високої вартості заміни блоку, досить актуальним стало питання практичної можливості ремонту. І знову на допомогу автолюбителям прийшли вже знайомі гільзи. Не так давно фахівці почали практикувати технологію гільзування блоків з алюмінію, які офіційно не придатні для відновлення.
Процедура складна і не найдешевша, однак на тлі покупки нового блоку або контрактного двигуна витрати все одно менше. Більш того, у ряді випадків грамотно виконана установка чавунної гільзи в алюмінієвий блок дозволяє значно збільшити ресурс двигуна після такого ремонту.
Рекомендуємо також прочитати статтю про те, що таке гільзовка блоку циліндрів і як виконується гільзування блоку. З цієї статті ви дізнаєтеся про особливості цієї процедури, а також різних тонкощах і нюансах під час установки гільзи в блок.
В якості підсумку зазначимо, що загільзувати сьогодні можна фактично будь-який двигун. Головне, щоб товщина стінок дозволяла виконати дану операцію. Виходить, після дефектації двигуна цілком можна підібрати відповідні гільзи і встановити їх в блок. Залишається нагадати, що також необхідно ретельно підходити до вибору автосервісу, довіряючи таку відповідальну роботу виключно перевіреним висококваліфікованим фахівцям.
